Материальный баланс процесса жидкостной экстракции - Процесс экстракции

Однократная (одноступенчатая) экстракция.

Рассмотрим одноступенчатую (однократную) экстракцию. Этот простейший метод заключается в том, что исходный раствор F и экстрагент S перемешивается в смесителе, после чего разделяется на два слоя: экстракт E и рафинат R.

F + S = E + R (4)

схема одноступенчатой экстракции

Рис. 6 Схема одноступенчатой экстракции.

Фазы, участвующие в жидкостной экстракции, обладают частичной взаимной растворимостью. Тогда система как минимум является трехкомпонентной. Для трехкомпонентной смеси используется треугольная диаграмма. Уравнение (4) можно переписать (при разделении N кг исходной смеси).

F + S = N = R + E (5)

к выводу уравнения материального баланса

Рис. 7 К выводу уравнения материального баланса.

Выражение (5) позволяет представить материальный баланс на треугольной диаграмме как процесс смешения потоков F + S = N и затем разделения этой тройной смеси состава N на потоки R + E. По правилу рычага можно записать

(6)

Точки при заданной F находим необходимое значение S для процесса. Соотношение потоков Е и R находят по формуле

(7)

Материальный баланс компонентов А и В в потоках экстракта Е и рафината R с учетом (2) имеет вид:

(8)

(9)

Так как сумма концентраций всех трех компонентов А, В, С равна 100%, то матбаланс по компоненту С не нужен. Учитывая, что N = E + R получим: раствор экстракция многоступенчатая изотерма

Разделив одно на другое получим:

(10)

Уравнение (10) является уравнением прямой линии. По уравнениям (4) и (10) можно найти состав любого потока, если известны количества и состав трех остальных потоков.

В соответствии с общим уравнением массопередачи количество проходящего из одной фазы в другую вещества М можно записать:

(11)

Здесь - коэффициенты массоотдачи для дисперсной фазы и сплошной фазы.

Поскольку поверхностью контакта фаз при экстракции является капли, то массоперенос осуществляется через сферическую поверхность. Очевидно, что гидродинамические условия внутри капли и в сплошной фазе различны. Поэтому массоперенос в пределах каждой из фаз не может быть описан идентичным уравнением.

Похожие статьи




Материальный баланс процесса жидкостной экстракции - Процесс экстракции

Предыдущая | Следующая